[发明专利]涡轮机系统和转接器

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机系统和转接器。更具体地，本发明涉及用转接器固定动叶的涡轮机系统和用于将动叶固定至所述涡轮机系统的转接器。

背景技术

涡轮机系统包括从转子叶轮径向向外延伸的动叶。所述动叶通常包括根部、大体平面的平台和翼型件部分。为提高涡轮机系统的效率，不断地寻找增加的操作温度和能抵抗这种增加的操作温度的材料。随着在材料方面取得进展，所述动叶的构造和/或配置可改变。

一个材料进展包括诸如陶瓷动叶、陶瓷基复合材料(CMC)动叶或金属基复合材料(MMC)动叶的非金属动叶的发展，这些非金属动叶与金属和/或金属合金动叶相比，具有增强的耐温能力。尽管非金属动叶的这种增强耐温能力将提高现存涡轮机系统的效率，但非金属动叶经常具有与现存金属和/或金属合金动叶不同的根部。例如，非金属动叶经常包括鸠尾形的根部，而它们替代的金属和/或金属合金动叶通常包括常规的枞树形根部。

许多现存的涡轮机系统具有叶轮或转子，所述叶轮或转子配置用于接收金属和/或金属合金动叶的常规枞树形根部，而不接收非金属动叶的鸠尾形根部。因而，许多当前的涡轮机系统不允许在无过多费用和额外复杂性的情况下，用非金属动叶直接现场替换现存的金属和/或金属合金动叶。另外，非金属动叶的热膨胀不同于金属和/或金属合金动叶的热膨胀。将非金属动叶附接至配置用于接收金属和/或金属合金动叶的转子叶轮，可能对金属和/或陶瓷造成在其界面处的损坏，因为所述材料以不同的速率膨胀导致在附接至转子叶轮处的动叶损坏。

不存在一个或多个上述缺点的涡轮机系统和转接器将是本领域所希望的。

发明内容

本发明提供一种涡轮系统和转接器，其用于解决现有涡轮机所存在的上述技术问题。

在一个示例性实施例中，一种转接器包括具有第一几何结构的涡轮机附接部分，所述第一几何结构布置用于接收涡轮机转子的一个叶轮柱的对应几何结构；以及具有第二几何结构的动叶附接部分，所述第二几何结构布置用于接收一个非金属涡轮机动叶的根部的对应几何结构。

在另一示例性实施例中，一种转接器包括布置用于接收涡轮机转子的多个叶轮柱的涡轮机附接部分，和布置用于接收具有单鸠尾配置根部的多个非金属涡轮机动叶的动叶附接部分。

在另一示例性实施例中，一种涡轮机系统包括配置用于接收金属动叶的涡轮机转子叶轮、固定至在所述涡轮机转子叶轮上的至少一个叶轮柱的至少一个转接器，和固定至所述至少一个转接器的至少一个非金属动叶。所述至少一个非金属动叶选自由以下组成的材料组：陶瓷、陶瓷基复合材料、金属间化合物，和金属基复合材料。

通过以下对优选实施例的更详细描述并结合附图将清楚地了解本发明的其他特征和优点，附图以实例的方式说明本发明的原理。

附图说明

图1A为根据本发明一个实施例的用于涡轮机系统的转接器的组装图。

图1B为根据本发明一个替代实施例的用于涡轮机系统的转接器的组装图。

图2为根据本发明一个实施例的附接至涡轮机系统的多个动叶和转接器的前视图。

图3为根据本发明一个替代实施例的附接至涡轮机系统的多个动叶和转接器的前视图。

图4为根据本发明一个实施例的改进涡轮机系统的透视图。

附图中相同的参考编号尽可能始终表示相同部分。

具体实施方式

提供一种涡轮机系统和转接器。与不使用本说明书公开的一个或多个特征的系统和制品相比，本发明的实施例可增强系统耐温能力、提高效率、降低成本、减少疲劳失效、减少冷却流、提供在配置用于金属动叶的涡轮机转子上的非金属动叶的使用，或其组合。如本文使用的非金属动叶包括陶瓷动叶、陶瓷基复合材料(CMC)动叶、金属基复合材料(MMC)动叶，和由金属间化合物制成的动叶。

参照图1A和图1B，在一个实施例中，涡轮机系统100包括至少一个转接器101、涡轮机转子105和非金属涡轮机动叶115。转接器101包括具有第一几何结构的一个或多个涡轮机附接部分103，所述第一几何结构布置用于接收涡轮机转子105的一个叶轮柱107的对应几何结构；以及具有第二几何结构的一个或多个动叶附接部分102，所述第二几何结构布置用于接收非金属涡轮机动叶115的根部108的对应几何结构。将涡轮机附接部分103跨过一个或多个叶轮柱107滑动进入涡轮机转子105中，使转接器101连接至涡轮机转子105。将涡轮机动叶115的根部108插入动叶附接部分102中，使涡轮机动叶115连接至转接器101。